배양육의 미래, 배양육 연구는 지금 어디까지 왔나? 환경에 도움을 주고 동물 복지와 권리에도 도움이 되는 배양육 기술은 2020년까지 배양육 1kg의 생산원가를 10달러 미만으로 낮추는 것을 목표로 하고 있다.

영국의 총리이자 노벨문학상을 수상했던 윈스턴 처칠(Winston Churchill)은 1932년에 쓴 수필집 50년 뒤의 세계(Fifty Years Hence)에서 ‘50년 뒤에는 닭가슴살이나 날개만 먹으려고 닭을 키우지 않을 것이다. 대신 원하는 부위만 골라 키워낼 것이다’라고 말했다.

이 말은 배양육의 미래를 예언한 것이다. 배양육 기술은 지구촌의 축산업에 사용되는 토지의 99%, 물의 98%, 탄소배출의 60%, 에너지의 56%를 절감할 수 있으며 동물 권리에도 기여할 수 있다.

유엔식량농업기구(FAO)에 따르면 2050년 전 세계 인구는 95억~100억 명 수준으로 예상되며 같은 기간 육류 소비량은 현재보다 70% 이상 늘어난 4억 5,500만 톤으로 예상된다. 이를 위해 매년 400만t 이상의 육류를 추가로 생산해야하는 현실이다.

배양육은 가축을 사육하거나 도축하지 않고, 실험실에서 동물 세포배양을 통해 생산되는 육류를 의미한다. 배양육(Cultured meat) 실험실고기(In vitro meat, Lab grown meat) 또는 청정육(Clean meat)으로 부르고 있다. 배양육은 기존의 식물성 단백질을 주원료로 만든 식물성 고기와는 다른 것이다.

세계 최초의 배양육은 2013년 8월 네덜란드 마스트리흐트대의 마르크 포스트(Mark Post) 교수가 개발한 ‘소 배양육으로 만든 햄버거 패티’다. 이 햄버거에는 33만 달러라는 가격표가 붙어 있었고 시식자의 말에 의하면 맛도 별로 없었다고 한다. 하지만 그 후 과학자들이 열심히 연구한 결과 인공육은 우리가 생각하는 것보다 더 빠른 속도로 가격경쟁력이 생기고 맛도 있게 되었다. 이는 소에서 나오지 않은 쇠고기 버거가 미래의 메뉴에 추가된다는 것을 의미하는 것만이 아니다. 여러 연구진들이 닭가슴살, 생선살 배양육도 연구하고 있다. 마르크 포스트 교수는 배양육 상업화를 위해 스타트업 ‘모사 미트(Mosa Meat)’를 세웠으며, 네덜란드 정부로부터 400만 달러 연구비를 지원 받았다. 구글 공동창업자인 세르게이 브린(Sergey Brin)도 마르크 포스트 교수에게 30만 달러의 연구비를 지원했다.

세계 2위 규모의 미국의 다국적 축산기업 타이슨푸드(Tyson Foods) 계열의 푸드테크 스타트업 ‘멤피스 미트(Memphis Meat)’는 2016년 1월 쇠고기 배양육으로 만든 미트볼을, 2017년 3월에는 세계 최초로 닭고기와 오리고기 배양육을 개발해 주목 받은 바 있다.

지구의 자원을 먹어치우는 거대한 돼지

배양육에 대한 여러 주장들은 사람들이 채식주의자가 되기로 결정한 이유만큼 다양하다. 배양육 지지자들의 주장 가운데 가장 받아들일만한 이유는 지속가능성이다.

축산업은 인류가 환경에 남긴 발자국에 크게 기여하고 있다. 축산업은 인류의 총 온실가스 배출량의 18%를 차지한다. 그리고 그 숫자는 낮게 책정된 것이다. 왜냐하면 메탄 배출량의 약 40%, 아산화질소 배출량의 65%를 차지하고 있으며 이 두 가지 기체는 각각 이산화탄소에 비해 기후온난화에 미치는 영향이 23배, 그리고 300배에 이르기 때문이다. 더욱이 축산업의 환경 발자국은 빠르게 커지고 있다. 또한 축산업은 상당한 비율의 곡식 경작용 농토와 마실 수 있는 물, 식품과 화석연료를 소비하고 있다.

미국 임상영양학저널에 출판된 논문에 의하면 미국의 가축들은 미국 국민이 소비하는 것보다 7배 더 많은 곡물을 소비한다. 이는 8억 4,000만 명이 먹을 수 있는 양이다. 같은 논문에 의하면 1킬로칼로리의 육류 단백질을 생산하기 위해서는 25킬로칼로리의 화석연료 에너지가 소비된다. 이는 옥수수의 2.2:1의 비율과 비교된다. 그리고 1kg의 육류 단백질을 생산하기 위해서는 1kg의 곡물 단백질을 생산하는 것에 비해 100배 더 많은 물을 소비한다.

배양육의 장점은 공장식 축산업으로 발생한 온실가스 배출량을 크게 감소시키는 데 있다. 유엔식량농업기구는 가축사육 과정에서 연간 71억t 규모의 온실가스가 발생하는데, 이는 전체 온실가스 배출량의 14.5%를 차지하는 것으로 축산업이 기후변화에 영향을 미치는 주요인들 중 하나라고 발표한 바 있다.

보통 축산농가에서 기존 공정으로 쇠고기 1㎏를 생산하기 위해서 15.5t의 물과 7㎏의 사료가 필요하다. 그러나 배양육 생산은 기존 공정과 비교해 에너지 사용량은 55% 절감, 물은 96%, 온실가스 배출량은 99%까지 줄일 수 있다.

배양육 프로젝트를 연구한 영국 옥스퍼드대학교의 한나 투오미스토(Hanna Tuomisto) 교수는 ‘배양육은 늘어나는 인구에 먹거리를 제공하는 한편, 온실가스 배출을 줄이고 물과 에너지 절약을 위한 해결책 중 하나가 될 수 있으며 기존 방식과 비교해 보다 효율적이고 환경 친화적인 방식으로 인류 식탁에 고기를 제공해줄 수 있을 것’이라고 말했다.

배양육은 열악한 축사환경과 도축과 관련한 동물복지 측면에서도 이점이 있다. 배양육을 생산할 때 필요한 배양액은 해조류를 이용하므로, 광우병·구제역과 같은 가축전염병 발병 위험을 배제할 수 있다. 또한 기술 수준에 따라 쇠고기뿐만 아니라 돼지고기, 닭고기, 어류 배양육 생산이 가능하다.

배양육을 찬성하는 현대농업재단(Modern Agriculture Foundation)의 공동설립자인 시어 프리드먼은 ‘배양육은 실제로 일리가 있다. 우리가 가축을 키우면 뼈, 털, 눈알, 내장 등 많은 부분이 폐기된다. 우리는 쓰지도 못할 것들을 위해 자원을 낭비하고 있다. 배양육이라면 정확하게 원하는 것만 생산할 수 있다‘고 말했다.

배양육을 대규모로 생산하는 것만이 자원을 절감하고 축산업이 남기는 환경적 영향을 줄일 수 있는 유일한 방법이 될 것이다. 배양육의 미래는 거대한 꿈을 꾸지만 아직 해결해야 할 과학적, 공학적 도전과제들은 엄청나게 남아 있다.

마스트리흐트 대학교의 생리학자인 마르크 포스트는 2013년에 세계 최초로 연구소에서 조립한 수천 가닥의 근섬유로 만들어진 배양육 쇠고기 버거를 세상에 선보였다. 이 사건은 국제적 언론의 대공세를 초래했다. 수백 개의 새로운 기사와 라디오 팟캐스트, 프라임타임 TV에서 마르크 포스트의 버거를 소개했다. 그 맛은 어땠을까? 버거를 맛본 식품학자인 하니 뤼츨러와 언론인인 조쉬 쇼날드는 약간 맛이 없다고 말했다. 미국 공영 방송 NPR은 이를 취재했다. 쇼날드는 ‘식감은, 입에 닿는 느낌은 고기 같았다. 부족한 것은 지방 성분이다. 기름기가 없다. 그러나 씹는 느낌은 일반 햄버거와 비슷했다’고 말했다.

뤼츨러도 햄버거가 먹을 수는 있지만 아주 맛있는 것은 아니라는 점에 동의했다. 이 시연은 고기의 맛보다는 과학자들의 성취에 관한 것이라고 말할 수도 있다. 3개월 동안 포스트의 연구소는 소의 어깨에서 추출한 몇 개의 줄기세포로 20,000개의 근섬유를 가진 패티를 만들었다. 이 세포들을 건강하게 유지하고 성장 기간 내내 오염을 방지하는 일은 결코 간단한 일이 아니었다. 그러나 30만 달러에 이르는 가격표와 맛에 대해 썩 좋지는 않은 평가를 받은 포스트는 앞으로 이를 더욱 향상시켜야 한다는 것을 알고 있다.

2013년의 배양육 버거에서 부족했던 점의 하나는 지방이 없었다는 점이다. 현재 포스트의 연구실에서는 지방 조직과 근 섬유를 별도로 배양한 후 둘을 혼합한다. 포스트는 미래에는 이 두 가지 유형의 세포들을 공동배양하려고 한다. 그러나 먼저 개선해야 할 두 가지 문제가 있다. 첫째, 포스트는 배양 과정에서 축산물의 사용을 배제하고자 한다. (줄기세포는 별도)

포스트 연구팀의 또 하나의 이슈는 배양육에 철분을 넣는 것이다. 근섬유에서 철분은 기본적으로 근육에서 산소와 결합하는 붉은색의 단백질인 미오글로빈으로 존재한다. 그러나 연구소 배양육은 산소 순환 시스템이 없으며 매우 높은 산소농도 환경에 놓여 있기 때문에 미오글로빈을 감소시키는 의도하지 않은 결과를 가져온다. 미오글로빈이 적다는 것은 철분의 부족과 영양소의 부족, 그리고 풍미의 부족을 의미한다. 미래의 배양육 시설에는 완전무결한 청결이 또 하나의 최고 우선순위이다. 모든 것을 살균 상태로 유지한다는 것은 관리 비용을 상승시키겠지만 포스트는 이를 가치 있는 도전이라고 보고 있다. 완전히 살균된 생산 환경을 확신할 수 있으면 항생제를 제외시켜도 되기 때문이다.

포스트는 ‘현재 우리는 동물에서 세포를 추출하는 최초의 과정에서만 항생제를 사용한다. 이것은 100% 살균상태가 아니기 때문이다. 그러나 혈청을 제외시킬 수 있으면 항생제를 없애는 것이 한결 더 쉬워진다. 지금도 매우 엄격하게 사용하고 있기는 하지만 앞으로는 항생제를 완전히 없애는 것도 가능할 것이다’라고 설명했다.

오늘날 미국에서 생산된 대부분의 항생제는 더럽고 복잡한 환경에서 사육되는 가축에게 소비된다. 축산업의 항생제 의존도를 줄이는 것은 항생 물질 내성균의 확산을 줄이고 우리의 의약품을 미래 세대까지 물려줄 수 있게 만든다.

포스트는 ‘사람들은 이것이 신을 자처하는 행동이고 배양육이 마치 프랑켄푸드인 것처럼 말한다. 대중의 인식에도 불구하고 배양육은 유전자 조작식품이 아니다. 하지만 대중들을 설득하기 어려운 이유는 대중들의 반응이 감정적인 것이기 때문에 이유가 없기 때문이다. 그러나 우리가 하는 일이 무엇인지를 설명하게 되면 반응은 보다 긍정적이 될 것이다.’

물고기와 닭고기

저렴하고 대량생산할 수 있는 배양육 산업은 장기적으로 인류의 환경 발자국을 감소시킬 수 있다. 그러나 연구소에서 고기를 요리하고 있는 과학자는 포스트만이 아니다. 2002년 나사가 자금을 지원한 연구팀은 생선살을 배양할 수 있음을 시연해보였다. 이러한 초기 시도는 약간 소름끼치는 것이었다. 연구팀은 막 잡은 금붕어의 근조직 덩어리를 배양액 속에 1주일 동안 담가두었다. 조직 덩어리는 14% 성장했다. 금붕어 고기는 결코 인기를 얻지 못했다. 그러나 포스트는 몇 개의 연구팀이 현재 바다생선 배양을 연구하고 있다고 말했다. 현대농업재단은 닭고기 배양육 챌린지를 주관하고 있다. 이러한 노력들은 포스트의 줄기세포 버거보다 더 야심적이다. 현대농업재단은 약간의 개별 세포에서 배양하는 대신 복잡하고 3차원 적 기관인 닭가슴살 전체를 복제하려고 하고 있다. 현대농업재단의 닭고기 연구 프로그램인 ‘퓨처 미트(Future Meat)’는 전체 닭가슴살을 실험실에서 배양하는 것과 관련된 비용과 시간, 구성요소에 대한 타당성 조사를 실시하였다. 퓨처 미트 프로젝트에는 버거 고기 연구와 유사한 점들도 있다. 예를 들면, 퓨처 미트의 수석연구원인 아미트 게펜은 생산 과정에서 동물성 혈청을 배제하기 위해 식물 기반의 배양액을 도입하는 것에 매우 관심이 있다고 말했다.

합성생물학과 청정육, 청정해산물이 결합하게 되면 미래에는 DNA 리프로그래밍을 통해 개인의 입맛이나 건강의 필요에 맞춘 개인화된 제품을 생산할 수 있다. 미생물에 의한 환경복원 산업이나 바이오연료 산업은 해양식물이나 조류(藻類, algae)에서 새로운 재료와 맛을 찾을 수 있게 한다. 자동화, 로봇 공학, 센서, 머신 비전, 빅데이터 분석과 같은 기술 분야의 빠른 발전을 이용하면 청정해산물의 생산과 공급은 더욱 안전하고 강력한 산업이 될 수 있다.

향후 전망

배양육 기술은 아직 갈 길이 멀다. 하지만 전 세계의 과학자들이 이 문제에 도전하고 있는 것을 보는 것은 매우 흥미로운 일이다. 그리고 조만간 우리는 중요한 진전을 보게 될 것이다. 지난 4월, 포스트는 자신의 연구팀이 배양육의 가격을 킬로 그램당 80달러, 버거 1개 당 11달러로 낮출 수 있다고 발표했다. 이는 불과 2년 전에 버거 하나에 들어가는 고기 가격이 의대생 학비를 댈 수 있을 정도였던 것을 감안하면 깜짝 놀랄만한 가격 인하이다.

당장 배양육 상업화까지 높은 생산비용 등의 애로가 있지만, 육류업계는 꾸준한 생산기술 개발과 자동화를 바탕으로 향후 대량생산에 따른 비용절감이 가능할 것으로 보고 있다. 이에 많은 축산기업들이 배양육 기술개발 투자에 적극 나서고 있다.

타이슨푸드를 비롯한 축산기업들은 올해 이스라엘의 닭고기 배양육 생산 스타트업 퓨처 미트 테크놀로지스(Future Meat Technologies)에 300만 달러를 투자했다. 퓨처 미트 테크놀로지스는 2020년까지 ㎏당 생산원가를 10달러(약 1만원)까지 낮추는 것을 목표로 하고 있다.

미국 샌프란시스코 소재의 스타트업 멤피스 미츠(Memphis Meats)는 마이크로소프트 창업자인 빌 게이츠(Bill Gates)와 버진그룹 회장인 리차드 브랜슨(Richard Branson), GE 회장을 역임한 잭 웰치(John Frances Welch Jr) 등으로부터 현재까지 2,000만 달러를 투자받았다.

캘리포니아 주의 펫(Pet) 스타트업 ‘와일드 어스(Wild Earth)’는 반려동물을 위한 배양육 기술 개발에 400만 달러, 샌프란시스코 소재의 푸드테크 스타트업 ‘더 와일드 타입(The Wild Type)’은 연어 배양육 기술개발에 역시 400만 달러 규모의 투자를 받았다. 캘리포니아에 위치한 스타트업 퍼펙트데이푸드(Perfect Day Foods)는 배양 유제품 생산기술을 개발하고 있다.

프리드먼과 포스트와 같은 배양육 지지자들은 배양육에 대한 대중의 인식이 높아지면 자신의 제품이 향후에는 동물에게서 얻은 고기와 동등하거나 더 낫게 받아들여지게 될 날이 올 것이라고 희망한다.

프리드먼은 ‘우리는 우리가 좋아하는 식품을 생산할 수 있는 실제적인 방법을 찾기 위해 노력하고 있다. 결국 배양육은 더 싸지고 보다 지속가능한 것이 될 것이다. 인류는 진보하고 있고 기술은 발전하고 있다. 그리고 종국적으로 사람들은 이러한 생각에 익숙해질 것이다’라고 주장했다.